【題目】硫酸錳是一種重要的化工中間體,是錳行業(yè)研究的熱點。一種以高硫錳礦(主要成分為含錳化合物及FeS)為原料制備硫酸錳的工藝流程如下:
已知:①“混合焙燒”后燒渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金屬離子在水溶液中的平衡濃度與pH的關系如圖所示(25℃):
③此實驗條件下Mn2+開始沉淀的pH為7.54;當離子濃度≤105mol·L1時,可認為離子沉淀完全。
請回答:
(1)傳統(tǒng)工藝處理高硫錳礦時,不經“混合焙燒”,而是直接用H2SO4浸出,其缺點為____。
(2)“氧化”時,發(fā)生反應的離子方程式為____。若省略“氧化”步驟,造成的后果是____。
(3)“中和除雜”時,生成沉淀的主要成分為____(填化學式)。
(4)“氟化除雜”時,若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全,需維持c(F-)不低于____。(已知:Ksp(MgF2)=6.4×1010;Ksp(CaF2)=3.6×1012)
(5)“碳化結晶”時,發(fā)生反應的離子方程式為_____。
(6)用惰性電極電解MnSO4溶液可制備MnO2,電解過程中陽極的電極反應式為____。
【答案】產生硫化氫等氣體,污染環(huán)境 MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe2+與Mn2+沉淀區(qū)有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度) Fe(OH)3、Al(OH)3 8×103mol·L1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+
【解析】
高硫錳礦(主要成分為含錳化合物及FeS)與氧化錳礦混合焙燒,得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,加入硫酸,得到Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的酸性溶液,加入二氧化錳將亞鐵離子氧化為鐵離子便于除去,再加入碳酸鈣中和,將鐵離子與鋁離子以氫氧化物的形式除去,加入MnF2除雜,使溶液中的Mg2+沉淀完全,此時溶液中的金屬離子為錳離子,加入碳酸銨發(fā)生Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,加入硫酸溶解硫酸錳,經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸錳的水合物,據此分析。
(1)高錳礦含有FeS,傳統(tǒng)工藝處理高硫錳礦時,不經“混合焙燒”,而是直接用H2SO4浸出,產生硫化氫等氣體,污染環(huán)境;故答案為:產生硫化氫等氣體,污染環(huán)境;
(2)氧化時用二氧化錳氧化亞鐵離子,離子方程式為:MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;若省略“氧化”步驟,根據圖表Fe2+與Mn2+沉淀區(qū)有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度);故答案為:MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;Fe2+與Mn2+沉淀區(qū)有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度);
(3)“中和除雜”時,鐵離子與鋁離子與加入的碳酸根離子之間發(fā)生雙水解反應得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀;故答案為:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)已知:Ksp(MgF2)=6.4×1010,若使溶液中的Mg2+沉淀完全,需維持c(F)不低于,故答案為:8×103mol·L1;
(5)“碳化結晶”時,發(fā)生反應的離子方程式為:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
故答案為:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(6)用惰性電極電解MnSO4溶液可制備MnO2,電解過程中陽極發(fā)生氧化反應,元素化合價升高,故為硫酸錳失去電子生成二氧化錳,電極反應式為:Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+,故答案為:Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+。
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】由于溫室效應和資源短缺等問題,如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用,引用了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),該反應的能量變化如圖所示:
(1)上述反應平衡常數K的表達式為_______________,溫度降低,平衡常數K_______(填“增大”、“不變”或“減小”)。
(2)在體積為2 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,測得CO2的物質的量隨時間變化如下表所示。從反應開始到5 min末,用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v(H2)=_______。
t/min | 0 | 2 | 5 | 10 | 15 |
n(CO2)/mol | 1 | 0.75 | 0.5 | 0.25 | 0.25 |
(3)下列條件能使上述反應的反應速率增大,且平衡向正反應方向移動的是_______(填寫序號字母)
a.及時分離出CH3OH氣體
b.適當升高溫度
c.保持容器的容積不變,再充入1 mol CO2和3 mol H2
d.選擇高效催化劑
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】等物質的量的X(g)與Y(g)在密閉容器中進行反應:X(g)+2Y(g) 3Z(g)+Q(s) △H>0,下列敘述正確的是
A.當容器中X與Y的物質的量之比滿足1∶2時反應達到平衡
B.達到平衡時X的轉化率為25%,則平衡常數K為9/4
C.達到平衡后,反應速率2v正(Y)=3v逆(Z)
D.達到平衡后,加入Q,平衡逆向移動
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某溶液中可能含有離子:K+、Na+、Fe2+、Fe3+、SO32-、SO42-,且溶液中各離子的物質的量相等,將此溶液分為兩份,一份加高錳酸鉀溶液,現(xiàn)象為紫色褪去,另一份加氯化鋇溶液,產生了難溶于水的沉淀。下列說法正確的是( )
A.若溶液中含有硫酸根,則可能含有K+
B.若溶液中含有亞硫酸根,則一定含有K+
C.溶液中可能含有Fe3+
D.溶液中一定含有Fe2+和SO42-
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,請回答下列問題:
(1)金紅石(TiO2)是鈦的主要礦物之一,基態(tài)Ti原子價層電子的排布圖為__,基態(tài)O原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為__形。
(2)以TiO2為原料可制得TiCl4,TiCl4的熔、沸點分別為205K、409K,均高于結構與其相似的CCl4,主要原因是__。
(3)TiCl4可溶于濃鹽酸得H2[TiCl6],向溶液中加入NH4Cl濃溶液可析出黃色的(NH4)2[TiCl6]晶體。該晶體中微觀粒子之間的作用力有__。
A.離子鍵 B.共價鍵 C.分子間作用力 D.氫鍵 E.范德華力
(4)TiCl4可與CH3CH2OH、HCHO、CH3OCH3等有機小分子形成加合物。上述三種小分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是__,該分子中C的軌道雜化類型為__。
(5)TiO2與BaCO3一起熔融可制得鈦酸鋇。
①BaCO3中陰離子的立體構型為__。
②經X射線分析鑒定,鈦酸鋇的晶胞結構如圖所示(Ti4+、Ba2+均與O2-相接觸),則鈦酸鋇的化學式為___。
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【題目】關于下列各實驗裝置的敘述中,正確的是( )
A.裝置①制備乙酸乙酯
B.裝置②中X若為CCl4,可用于吸收NH3或HCl,并防止倒吸
C.裝置③可用于干燥、收集Cl2,并吸收多余的Cl2
D.裝置④配制一定物質的量濃度的溶液時轉移液體
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【題目】中國科學家研究出對環(huán)境污染小、便于鋁回收的海水電池,其工作原理示意圖如下:
下列說法正確的是( )
A.電極Ⅰ為陰極,其反應為:O2+4H++4e-=2H2O
B.聚丙烯半透膜允許陽離子從右往左通過
C.如果電極II為活性鎂鋁合金,則負極區(qū)會逸出大量氣體
D.當負極質量減少5.4g時,正極消耗3.36L氣體
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】室溫下,將1.000 mol/L 鹽酸滴入20.00 mL 1.000 mol/L 氨水中,溶液pH 和溫度隨加入鹽酸體積變化曲線如圖所示。下列有關說法正確的是
A.a 點由水電離出的c(H+)=1.0 × 10-14 mol/L
B.b 點c (NH4+) + c (NH3H2O) >c (Cl-)
C.c 點:c(Cl-)=c(NH4+)
D.d 點后,溶液溫度略有下降的主要原因是NH3H2O電離吸熱
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】如圖所示,直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+或Cl-所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。
(1)請將其中代表Na+的圓圈涂黑(不必考慮體積大小),以完成NaCl晶體的結構示意圖_____________。
(2)在晶體中,每個Na+的周圍與它最接近且距離相等的Na+共有________個。
(3)晶體中每一個重復的結構單元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面體的頂角上、面上、棱上的Na+或Cl-為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有,一個晶胞中Cl-的個數等于________,即________(填計算式);Na+的個數等于________,即________(填計算式)。
(4)設NaCl的摩爾質量為M g/mol,食鹽晶體的密度為ρ g/cm3,阿伏加德羅常數為NA,食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子間的距離為________cm。
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